Тема №7. Массовая доля компонента в растворе. Молярная концентрация І. Задания для самостоятельного решения Задание №7.1. Какую массу соли и воды нужно взять для приготовления раствора с массовой долей сульфата натрия 45%, с массой раствора 500 г. Задание №7.2. В воде объёмом 200 мл растворили соль массой 40 г. Определить массовую долю соли в полученном растворе, если плотность воды равна 1 г/мл. Задание №7.3. В воде растворили гидроксид калия массой 11,2 г, объём раствора довели до 200 мл. Определить молярную концентрацию полученного раствора. Задание №7.4. В бензоле объёмом 170 мл растворили серу массой 1,8 г. Плотность бензола равна 0,88 г/мл. Определить массовую долю серы в растворе. Задание №7.5. К раствору серной кислоты объёмом 400 мл, плотность которого равна 1,1 г/мл, массовая доля кислот равна 15% добавили воду массой 60 г. Определить массовую долю серной кислоты в полученном растворе. Задание №7.6. К раствору массой 250 г, массовая доля соли в котором равна 10%, прилили воду объёмом 150 мл. Определить массовую долю соли в полученном растворе, если плотность воды равна 1 г/мл. Задание №7.7. В воде массой 600г растворили аммиак объёмом 560 л (н.у.). Определить массовую долю аммиака в полученном растворе. Задание №7.8. В воде массой 400 г растворили сероводород объёмом 12 л (н.у.). Определить массовую долю сероводорода в растворе. Задание №7.9. Какая масса раствора с массовой долей гидроксида натрия 4% потребуется для полной нейтрализации раствора соляной кислоты массой 30 г с массовой долей кислоты 5%?

Ответ: Решение ниже.

Задание №7.1

Для приготовления раствора с массовой долей сульфата натрия 45% и общей массой 500 г, нужно рассчитать массу соли и воды.

1. Шаг 1: Расчет массы сульфата натрия (\(m_{Na_2SO_4}\)).

   \[m_{Na_2SO_4} = \frac{45}{100} \cdot 500 = 225 \text{ г}\]

2. Шаг 2: Расчет массы воды (\(m_{H_2O}\)).

   \[m_{H_2O} = 500 - 225 = 275 \text{ г}\]

Ответ: Масса сульфата натрия 225 г, масса воды 275 г.

Задание №7.2

В воде объемом 200 мл растворили соль массой 40 г. Необходимо определить массовую долю соли в полученном растворе.

1. Шаг 1: Расчет массы воды (\(m_{H_2O}\)), используя плотность воды (\( \rho = 1 \text{ г/мл} \)).

   \[m_{H_2O} = 200 \text{ мл} \cdot 1 \text{ г/мл} = 200 \text{ г}\]

2. Шаг 2: Расчет общей массы раствора (\(m_{\text{раствора}}\)).

   \[m_{\text{раствора}} = 200 + 40 = 240 \text{ г}\]

3. Шаг 3: Расчет массовой доли соли (\(w_{\text{соли}}\)).

   \[w_{\text{соли}} = \frac{40}{240} \cdot 100 \approx 16.67 \%\]

Ответ: Массовая доля соли в полученном растворе ≈ 16.67%.

Задание №7.3

В воде растворили гидроксид калия массой 11,2 г, объем раствора довели до 200 мл. Определить молярную концентрацию полученного раствора.

1. Шаг 1: Расчет количества вещества гидроксида калия (\(n_{KOH}\)). Молярная масса KOH = 56 г/моль.

   \[n_{KOH} = \frac{11.2}{56} = 0.2 \text{ моль}\]

2. Шаг 2: Расчет молярной концентрации (\(C_M\)).

   \[C_M = \frac{0.2 \text{ моль}}{0.2 \text{ л}} = 1 \text{ моль/л}\]

Ответ: Молярная концентрация полученного раствора 1 моль/л.

Задание №7.4

В бензоле объемом 170 мл растворили серу массой 1,8 г. Плотность бензола равна 0,88 г/мл. Определить массовую долю серы в растворе.

1. Шаг 1: Расчет массы бензола (\(m_{\text{бензола}}\)).

   \[m_{\text{бензола}} = 170 \text{ мл} \cdot 0.88 \text{ г/мл} = 149.6 \text{ г}\]

2. Шаг 2: Расчет общей массы раствора (\(m_{\text{раствора}}\)).

   \[m_{\text{раствора}} = 149.6 + 1.8 = 151.4 \text{ г}\]

3. Шаг 3: Расчет массовой доли серы (\(w_S\)).

   \[w_S = \frac{1.8}{151.4} \cdot 100 \approx 1.19 \%\]

Ответ: Массовая доля серы в растворе ≈ 1.19%.

Задание №7.5

К раствору серной кислоты объемом 400 мл, плотность которого равна 1,1 г/мл, массовая доля кислот равна 15%, добавили воду массой 60 г. Определить массовую долю серной кислоты в полученном растворе.

1. Шаг 1: Расчет массы раствора серной кислоты (\(m_{\text{кислоты}}\)).

   \[m_{\text{кислоты}} = 400 \text{ мл} \cdot 1.1 \text{ г/мл} = 440 \text{ г}\]

2. Шаг 2: Расчет массы серной кислоты в исходном растворе (\(m_{H_2SO_4}\)).

   \[m_{H_2SO_4} = \frac{15}{100} \cdot 440 = 66 \text{ г}\]

3. Шаг 3: Расчет общей массы нового раствора (\(m_{\text{нового раствора}}\)).

   \[m_{\text{нового раствора}} = 440 + 60 = 500 \text{ г}\]

4. Шаг 4: Расчет массовой доли серной кислоты в новом растворе (\(w_{H_2SO_4}\)).

   \[w_{H_2SO_4} = \frac{66}{500} \cdot 100 = 13.2 \%\]

Ответ: Массовая доля серной кислоты в полученном растворе 13.2%.

Задание №7.6

К раствору массой 250 г, массовая доля соли в котором равна 10%, прилили воду объемом 150 мл. Определить массовую долю соли в полученном растворе, если плотность воды равна 1 г/мл.

1. Шаг 1: Расчет массы соли в исходном растворе (\(m_{\text{соли}}\)).

   \[m_{\text{соли}} = \frac{10}{100} \cdot 250 = 25 \text{ г}\]

2. Шаг 2: Расчет массы добавленной воды (\(m_{H_2O}\)).

   \[m_{H_2O} = 150 \text{ мл} \cdot 1 \text{ г/мл} = 150 \text{ г}\]

3. Шаг 3: Расчет общей массы нового раствора (\(m_{\text{нового раствора}}\)).

   \[m_{\text{нового раствора}} = 250 + 150 = 400 \text{ г}\]

4. Шаг 4: Расчет массовой доли соли в новом растворе (\(w_{\text{соли}}\)).

   \[w_{\text{соли}} = \frac{25}{400} \cdot 100 = 6.25 \%\]

Ответ: Массовая доля соли в полученном растворе 6.25%.

Задание №7.7

В воде массой 600г растворили аммиак объёмом 560 л (н.у.). Определить массовую долю аммиака в полученном растворе.

1. Шаг 1: Расчет массы аммиака (\(m_{NH_3}\)). Молярный объем газа при н.у. равен 22,4 л/моль, а молярная масса аммиака (NH3) равна 17 г/моль.

   \[n_{NH_3} = \frac{560 \text{ л}}{22.4 \text{ л/моль}} = 25 \text{ моль}\]

   \[m_{NH_3} = 25 \text{ моль} \cdot 17 \text{ г/моль} = 425 \text{ г}\]

2. Шаг 2: Расчет общей массы раствора (\(m_{\text{раствора}}\)).

   \[m_{\text{раствора}} = 600 + 425 = 1025 \text{ г}\]

3. Шаг 3: Расчет массовой доли аммиака (\(w_{NH_3}\)).

   \[w_{NH_3} = \frac{425}{1025} \cdot 100 \approx 41.46 \%\]

Ответ: Массовая доля аммиака в полученном растворе ≈ 41.46%.

Задание №7.8

В воде массой 400 г растворили сероводород объёмом 12 л (н.у.). Определить массовую долю сероводорода в растворе.

1. Шаг 1: Расчет массы сероводорода (\(m_{H_2S}\)). Молярный объем газа при н.у. равен 22,4 л/моль, а молярная масса сероводорода (H2S) равна 34 г/моль.

   \[n_{H_2S} = \frac{12 \text{ л}}{22.4 \text{ л/моль}} \approx 0.536 \text{ моль}\]

   \[m_{H_2S} = 0.536 \text{ моль} \cdot 34 \text{ г/моль} \approx 18.22 \text{ г}\]

2. Шаг 2: Расчет общей массы раствора (\(m_{\text{раствора}}\)).

   \[m_{\text{раствора}} = 400 + 18.22 = 418.22 \text{ г}\]

3. Шаг 3: Расчет массовой доли сероводорода (\(w_{H_2S}\)).

   \[w_{H_2S} = \frac{18.22}{418.22} \cdot 100 \approx 4.36 \%\]

Ответ: Массовая доля сероводорода в растворе ≈ 4.36%.

Задание №7.9

Какая масса раствора с массовой долей гидроксида натрия 4% потребуется для полной нейтрализации раствора соляной кислоты массой 30 г с массовой долей кислоты 5%?

1. Шаг 1: Расчет массы соляной кислоты (\(m_{HCl}\)).

   \[m_{HCl} = \frac{5}{100} \cdot 30 = 1.5 \text{ г}\]

2. Шаг 2: Расчет количества вещества HCl (\(n_{HCl}\)). Молярная масса HCl = 36.5 г/моль.

   \[n_{HCl} = \frac{1.5}{36.5} \approx 0.041 \text{ моль}\]

3. Шаг 3: Уравнение реакции нейтрализации:

   \[NaOH + HCl \rightarrow NaCl + H_2O\]

   Из уравнения видно, что для нейтрализации 1 моль HCl требуется 1 моль NaOH. Значит, количество вещества NaOH должно быть равно количеству вещества HCl.

   \[n_{NaOH} = n_{HCl} \approx 0.041 \text{ моль}\]

4. Шаг 4: Расчет массы NaOH (\(m_{NaOH}\)). Молярная масса NaOH = 40 г/моль.

   \[m_{NaOH} = 0.041 \text{ моль} \cdot 40 \text{ г/моль} \approx 1.64 \text{ г}\]

5. Шаг 5: Расчет массы раствора NaOH (\(m_{\text{раствора NaOH}}\)).

   \[m_{\text{раствора NaOH}} = \frac{1.64}{\frac{4}{100}} = \frac{1.64}{0.04} = 41 \text{ г}\]

Ответ: Для полной нейтрализации потребуется 41 г раствора гидроксида натрия.

Ответ: Решение выше.